研究人员利用人发废物产生的碳点 改善尖端太阳能技术的性能

   材料内参        

昆士兰科技大学(QUT)的研究人员利用从布里斯班一家理发店提取的人类头发废物中制造出的碳点,创造了一种“盔甲”,以提高尖端太阳能技术的性能。


在材料化学杂志上发表的一项研究中一个(“Self-assembled carbon dot-wrapped perovskites enable light trapping and defect passivation for efficient and stable perovskite solar cells”)。

研究人员利用人发废物产生的碳点 改善尖端太阳能技术的性能

钙钛矿太阳能电池是一种相对较新的光伏技术,被认为是未来几年提供低成本、高效率太阳能电力的最佳光伏候选者。它们已被证明在能量转换效率方面与目前商用的单晶硅太阳能电池一样有效,但这一领域的研究人员面临的障碍是如何使这项技术更便宜、更稳定。


与硅电池不同的是,它们是由一种易于制造的化合物制成的,而且由于它们的灵活性,它们可以用于太阳能供电的衣服、可以在旅途中为设备充电的背包,甚至可以作为独立电源的帐篷。


这是由人类头发衍生的碳点作为多功能材料的第二项主要研究成果。


去年,Prashant Sonar副教授领导了一个研究小组,其中包括材料科学中心研究员Amandeep Singh Pannu,他们将毛发分解,然后在240摄氏度下燃烧,将其转化为碳纳米点。在这项研究中,研究人员展示了碳点可以转化为柔性显示器,用于未来的智能设备。


在这项新研究中,王教授的研究团队,包括Ngoc Duy Pham博士和Pannu先生,与Prashant Sonar教授的团队合作,出于好奇,在钙钛矿太阳能电池上使用了碳纳米点。王教授的团队此前发现,纳米结构的碳材料可以用来提高电池的性能。


在向钙钛矿的制造过程中加入碳点溶液后,王教授的团队发现碳点形成了波浪形钙钛矿层,钙钛矿晶体被碳点包围。

研究人员利用人发废物产生的碳点 改善尖端太阳能技术的性能

它创造了一种保护层,一种盔甲,王教授说。


它可以保护钙钛矿材料不受湿气或其他环境因素的影响,这些因素会对材料造成损害。


研究发现,与没有碳点的钙钛矿电池相比,覆盖碳点的钙钛矿太阳能电池具有更高的能量转换效率和更大的稳定性。


王教授从事先进太阳能电池的研究已有近20年,自10年前钙钛矿电池发明以来,一直与之合作,其主要目标是开发具有成本效益、稳定的光伏材料和器件,帮助解决世界能源问题。


王教授说,我们的最终目标是使太阳能电力更便宜、更容易获得、更持久,并使光伏设备更轻,因为目前的太阳能电池非常重。


钙钛矿太阳能电池领域的最大挑战是解决设备的稳定性,使其能够运行20年或更长时间,以及开发一种适合大规模生产的制造方法。


目前,所有报道的高性能钙钛矿太阳能电池都是在极低的水分和氧气水平的可控环境中制造的,电池面积非常小,实际上不可能商业化。


为了使这项技术具有商业可行性,需要克服以低成本制造高效大面积、稳定、灵活的钙钛矿太阳能电池板的挑战。


这只能通过在大规模生产和工业兼容条件下对材料性能的深入了解来实现。


王教授特别感兴趣的是钙钛矿电池在未来如何被用于为宇宙飞船提供动力。


国际空间站由四个太阳能阵列供电,可以产生高达120千瓦的电力。但目前太空PVs技术的一个缺点是运载它们的有效载荷的重量。


虽然钙钛矿要轻得多,但研究人员面临的挑战之一是开发出能够应对极端辐射和太空中广泛温度变化的钙钛矿细胞,从零下185度到超过150摄氏度。


王教授说,解决这个问题可能需要10年的时间,但研究人员还在继续深入研究这个领域。


目前,王教授的研究团队正在与QUT材料科学中心的Dmitri Golberg教授合作,以了解钙钛矿材料在极端环境条件下的特性,如强电子束辐照和剧烈的温度变化。


考虑到这项技术到目前为止的进步,我相当乐观,王教授说。


最新评论(0)条评论
不吐不快,我来说两句

还没有人评论哦,抢沙发吧~

相关新闻推荐